مع تحسن التكنولوجيا ، يزداد الدافع لجعل الأجهزة صغيرة بقدر الإمكان. نحن نرى هذا في كل مكان حولنا. من تطور الحواسيب العملاقة إلى الحواسيب الصغيرة ، كان العالم يدور حول تقليص حجمها قدر الإمكان.
ما هي الحوسبة النانوية؟
كما يوحي الاسم ، تشير الحوسبة النانوية إلى عمليات الحوسبة والأجهزة الصغيرة حقًا. إنه مصطلح يستخدم لوصف معالجة البيانات ومعالجتها وتمثيلها بواسطة أجهزة كمبيوتر أصغر من ميكرومتر. أجهزة الحوسبة النانوية مصنوعة من ترانزستورات أشباه الموصلات 100 نانومتر وأقل في الطول.
دعونا نكسرها. يمكن تقسيم الحوسبة النانوية إلى كلمتين: "nano" و "computing". الحوسبة هي استخدام جهاز كمبيوتر (جهاز أو برنامج) لمعالجة البيانات وتنفيذ العمليات الحسابية. نانو من كلمة نانومتر. تمامًا مثل السنتيمتر والمتر ، فإن النانومتر هي وحدة قياس الطول ، وهي جزء من المليار من المتر.
ما مدى صغر نانومتر؟
إن القول بأن النانومتر هو جزء من المليار من المتر يمكن أن يكون فكرة مجردة للغاية بالنسبة لك لفهمها. لذلك ، قررنا ربطها بالعالم اليومي.
- يبلغ قطر خيط من الحمض النووي البشري 2.5 نانومتر
- يبلغ سمك الورقة حوالي 100000 نانومتر
- هناك 25400000 نانومتر في البوصة الواحدة
- يبلغ طول نانومتر واحد ما يقارب طول أظافرك في ثانية واحدة
- يبلغ قطر ذرة الذهب الواحدة حوالي ثلث نانومتر
- بالمقياس المقارن ، إذا كان قطر الرخام يبلغ نانومترًا واحدًا ، فسيكون قطر الأرض حوالي متر واحد
- يبلغ قطر شعرة الإنسان 75 ميكرون (مختصر 75 ميكرومتر) أو 75000 نانومتر (نانومتر) في القطر
تقنية النانو وأجهزة الكمبيوتر النانوية
تقنية النانو هي استخدام أشياء صغيرة للغاية مثل الذرات والجزيئات لإنتاج الأنظمة والتركيبات والأجهزة. يتضمن دراسة (العلوم والهندسة) للمادة بأبعاد تتراوح بين مائة نانومتر.
الكمبيوتر النانوي هو كمبيوتر به دوائر دقيقة جدًا لا يمكن رؤيتها إلا بمساعدة المجهر. أجهزتنا الحالية مصنوعة من أشباه موصلات يقل طولها عن مائة نانومتر. تعمل أجهزة الكمبيوتر النانوية عن طريق تخزين البيانات في نقاط كمومية أو تدور.
مما يتكون الكمبيوتر النانوي؟
مثل معظم أجهزة الكمبيوتر ، فإن أجهزة الكمبيوتر النانوية مصنوعة من شرائح الكمبيوتر والفرق الوحيد هو أنها أصغر بكثير من الرقائق الدقيقة التي تعرفها. رقائق الكمبيوتر مصنوعة من أشباه موصلات تسمى السيليكون.
مع زيادة السنوات وتزايد السعي لإنشاء أجهزة أصغر ، يتم حشر المزيد والمزيد من الترانزستورات في السيليكون. تحتوي المعالجات الحديثة على مليارات الترانزستورات المترابطة بواسطة أسلاك نحاسية دقيقة. يعمل كل ترانزستور كمفتاح تشغيل / إيقاف ، وإرسال واستقبال ومعالجة المعلومات والتحكم في التيار عبر الشريحة.
متعلق ب: ما هي وحدة المعالجة المركزية وماذا تفعل؟
مزايا الحوسبة النانوية
تعني الحوسبة النانوية عمليات الحوسبة التي تتم بواسطة أجهزة تم تقليصها بمقدار عشر أو مائة وحدة حتى تصبح أقل من مائة نانومتر. يؤدي هذا التصغير إلى زيادة وظائف الدائرة أضعافا مضاعفة تصل إلى عشرة آلاف مرة.
وهذا يعني أيضًا أن قوة الحوسبة للجهاز تزداد مليون ضعف. هذا يؤدي إلى تقليل استهلاك الطاقة وزيادة عمر البطارية. لن يكون من الضروري أيضًا صنع صناديق ومراوح أصغر لتبريد الدوائر.
تعد أجهزة الكمبيوتر النانوية أيضًا أسرع بشكل ملحوظ من أجهزة الكمبيوتر الدقيقة الأخرى وهي قادرة على إجراء حسابات لن تكون أجهزة الكمبيوتر الأخرى قادرة على القيام بها. يعد حجمها الصغير أيضًا ميزة إضافية لأنها تصبح أصغر حجمًا وأخف وزنًا ويسهل حملها. كما أنها محصنة ضد الضوضاء والاضطرابات الأخرى.
عيوب الحوسبة النانوية
على الرغم من أن الحوسبة النانوية تأتي مع الكثير من المزايا ، إلا أن لها أيضًا عيوبها. صنع الأجهزة التي تعمل على أساس تكنولوجيا النانو أمر مكلف وصعب للغاية. يتطلب تصغير حجم الأجهزة إلى الحجم المجهري مستوى من التقنية والخبرة لا يمكن تلبيتها إلا بمبالغ كبيرة من الأموال.
تشكل الحوسبة النانوية أيضًا تهديدًا للاقتصاد الحالي. أدى ظهور تقنية النانو ، مثل العديد من التقنيات الجديدة الأخرى ، إلى تغيير جوهري في العديد من المجالات الاقتصادية. في البداية ، ستكون أجهزة الكمبيوتر النانوية فاخرة باهظة الثمن وغير ميسورة التكلفة ولكن بمرور الوقت ستصبح أكثر شيوعًا وشائعة. سيؤثر هذا بشكل كبير على السوق لأن التقنيات والشركات التي لا تتكيف أو تتحسن ستخرج من العمل. وهذا يمكن أن يؤدي إلى فقدان الوظائف.
قد تكون الطبيعة المجهرية للكمبيوتر النانوي أيضًا عيبًا لأنها غير قابلة للكشف تقريبًا. يمكن أيضًا تحويل أجهزة الكمبيوتر النانوية إلى أجهزة تسجيل مجهرية وتسجيل وخرق خصوصية الأشخاص سراً دون أي اكتشاف.
تطبيقات الحوسبة النانوية
إن مزايا الحوسبة النانوية تجعلها مفيدة في مختلف المجالات والعمليات. توفر عمليات الحوسبة الأسرع مستوى متزايدًا من الدقة في تطوير التعلم الآلي والذكاء الاصطناعي ، والتنبؤ بأنماط الطقس والتعرف على الأشكال المعقدة في الصور.
التطبيقان الرئيسيان للحوسبة النانوية التي لدينا في هذه اللحظة هما الحوسبة النانوية للحمض النووي والحوسبة الكمومية.
الحوسبة النانوية للحمض النووي
تتضمن الحوسبة النانوية استخدام الهياكل النانوية لإجراء عمليات الحوسبة. يمكن استخدام الهياكل النانوية مثل البروتين والحمض النووي (حمض الديوكسي ريبونوكلييك) لإنتاج الحواسيب النانوية.
تتضمن حوسبة الحمض النووي استخدام الحمض النووي وأجهزة البيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية لأداء عمليات الحوسبة بدلاً من الحوسبة الإلكترونية التقليدية التي تستخدم رقائق السيليكون. يتم تمثيل المعلومات في الحمض النووي باستخدام الأبجدية الجينية المكونة من أربعة أحرف (A [adenine] ، G [guanine] ، C [سيتوزين] و T [ثايمين]) ، بدلاً من الأرقام الثنائية (1 و 0) المستخدمة بواسطة الأجهزة الإلكترونية التقليدية أجهزة الكمبيوتر.
عند تطبيقه على مهام منفصلة وغير متسلسلة ، يكون الكمبيوتر النانوي للحمض النووي أفضل من الكمبيوتر التقليدي كمبيوتر إلكتروني حيث يمكنه تخزين كمية أكبر من البيانات في الذاكرة وإجراء عمليات متعددة في بمجرد. تعد أجهزة الكمبيوتر النانوية للحمض النووي أسرع بكثير من نظيراتها الإلكترونية.
يتم تطبيق الحوسبة النانوية للحمض النووي في الطب للتحكم في توصيل الأدوية إلى مجرى الدم واكتشاف الأجسام المضادة في جهاز المناعة لدى الشخص.
الاحصاء الكمية
مثل الحوسبة النانوية للحمض النووي ، بدلاً من استخدام رقائق السيليكون التقليدية لأداء عمليات الحوسبة ، يتم استخدام بتات الكم أو البتات الكمومية. البت الكمي (كيوبت) هو وحدة أساسية للمعلومات الكمومية. إنها النسخة الكمومية للبت الكلاسيكي ولكنها يمكن أن تخزن معلومات أكبر من قليلا.
الحوسبة الكمومية هي إحدى العمليات التي تعتمد فيها عمليات الحوسبة إلى حد كبير على مبادئ نظرية الكم ، أي سلوك الطاقة على المستويات الذرية ودون الذرية. بينما تستخدم أجهزة الكمبيوتر 1 و 0 لتشفير المعلومات ، تستخدم الحوسبة الكمومية الكيوبتات التي يمكن أن توجد في أكثر من حالة واحدة (مثل 1 و 0) في كل مرة.
أجهزة الكمبيوتر الكمومية هي أسرع بشكل استثنائي من الكمبيوتر التقليدي. يمكن استخدام الحوسبة الكمية لتحسين التعلم الآلي ومحاكاة الاستجابة للأدوية وتحسين لوجستيات النقل والنماذج المالية ومعالجة كمية كبيرة من البيانات بسرعات عالية.
الحوسبة النانوية والمستقبل
الحوسبة النانوية هي فرع من فروع تكنولوجيا النانو التي تتضمن تقليص أنظمة وهياكل الحوسبة إلى عدد قليل من النانومترات. على الرغم من أن الأمر قد يستغرق بضعة عقود قبل أن تصبح تقنية الحوسبة النانوية الجذرية قابلة للتحقيق تجاريًا ، إلا أن الحوسبة النانوية ستحدث ثورة في طريقة عمل أجهزة الكمبيوتر وصنعها.
نحن نلقي نظرة فاحصة على الكيفية التي قد يؤثر بها النقص الأخير على صناعة المنازل الذكية المتنامية.
اقرأ التالي
- شرح التكنولوجيا
- الاحصاء الكمية
شيوما كاتبة فنية تحب التواصل مع قرائها من خلال كتاباتها. عندما لا تكتب شيئًا ، يمكن العثور عليها وهي تتسكع مع الأصدقاء أو تتطوع أو تجرب اتجاهات تقنية جديدة.
اشترك في نشرتنا الإخبارية
انضم إلى النشرة الإخبارية لدينا للحصول على نصائح تقنية ومراجعات وكتب إلكترونية مجانية وصفقات حصرية!
خطوة أخرى أيضا…!
يرجى تأكيد عنوان بريدك الإلكتروني في البريد الإلكتروني الذي أرسلناه لك للتو.
